Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Скорость этих процессов можно оценить, учитывая, что сокращение осуществляется за несколько миллисекунд; для достижения максимальной концентрацнн Саз+ необходимо около 3 мс, а максимальное напряжение достигается через 20 мс. Энергия для этого процесса должна поставляться за счет гидролиза АТР. Так как цикл состоит нз соедннення н разъединения актнновых и мнознновых нитей, можно предположить, что АТР гндролнзуется на освобождающейся из свнзн с актином мнозпновой головке (реакция 2 рис. 36.7). Следовательно, энергнзованный комплекс миозин АВР-Р~ вступает в контакт с актином, а Именно с тем участком С-актива, который открывается прн перемещении тропомнозиновой нити. Далее следует скольжение актиновых фнламентов, которое происходит в период реакций 4 †. Связывание следующей молекулы АТР вызывает диссоциацию актин-миозннового комплекса, так что рассмотренный цикл может теперь повториться снова. М.1.4.
Роль саркоплазматического ретикулума Окончание возбужденного состояния происходит на фоне быстрого уменьшения локальной [Са~+1; начинается расслабление. Снижение (Саг+1 достигается за счет функционирования в мембранах саркоплазматнчсского ретнкулума Мдг+,Саг+-АТРазы (СРАТРазы), выполняющей роль кальциевого насоса. Способность саркоплазматнческого ретикулума удалять Саг+ достаточна для того, чтобы сокращение закончилась в пределах действительно наблюдаемых временных интервалов.
Для мышечного волокна днаметром 100 мкм объем мышцы, заключенный в 1 сме поверхностной мембраны, содержит 7 смз мембран Т-трубочек и 135 сме мембран саркоплазматического ретнкулума. АТРаза саркоплазматнческого ретнкулума состоит нз четырех субъеднннц с молекулярной массой по 100000 каждая.
Она является интегральной частью мембраны ретикулума, составляя 9574 общего содержания ее белка. Эта АТРаза в общем аналогична Н+-АТРазе митохондрий и Иа+,К -АТРазе сарколсммы. Располагаясь перпендикулярно мембране, онз, однако, не является электрогенной, так как обеспечивает обмен Гчд'+ на Саг+, нспаль- эз. мышцА 141:4 зуя для работы против градиента ~~Са~+1 энергию АТР. Кроме того, имеются данные об образовании на ферменте аспартилфосфата после добавления ЛТР+Мйз+ или даже при добавлении Рь Однако не вполие ясно, является ли этот ангидрид интермедиатом в нормальном каталитическом цикле или при функционировании насоса. СР-АТРаза может быть экстрагпрована пз мембраны с помошью детергентов. Ферментатнвная активность СР-АТРазы сохраняется при условии, что препарат содержит фосфоглицериды (примерно 30 молекул на 1 молекулу феомента) н что сушественные сульфгидрильные группы фермента остаются интактными.
Полное удаление фосфоглицеридов не влияет на скорость фосфо-. рилнрования фермента по остатку аспарагнновой кислоты за счет ЛТР, однако образовавшаяся карбокснл-фосфатная связь не гидролизуется и фермент утрачивает АТРазиую активность. Синтетические детергенты могут заменять 25 молекул фосфоглицеридов. по остальные 5 молекул «незаменимы», Замещение ненасыщенных жирных кислот фосфатидилхолина на остатки пальмитиновой кислоты приводит к значительному уменьшению АТРазной активности; обусловленная таким замещением более жесткая структура мембраны ограничивает конформационные изменения, необходимые для проявления активности и секреции Саз+. Ретикулум содержит аденилаткиназу, аденилатциклазу и сАМР- зависимую кнназу.
Последняя фосфорнлирует некоторые белки, в том числе ЛТРазу. В результате фосфорилированпя способность ретикулума перекачивать Са'» в цистерны увеличивается в несколько раз, однако механизм этой активации остается пока загадкой. По существу, фермент, осуществляющий активный перенос Са~+, является обратимой ЛТРазой. Если замкнутые везпкулы. приготовленные из саркоплазматнческого ретикулума, предварительно нагрузить Са»+ и затем поместить в бескальциевую среду с АОР+Рь то одновременно с выходом Саз+ из везикул будет осуществляться синтез АТР. Таким образом, при движении Саз+ через ионные каналы по градиенту концентрации Саз+-АТРаза работает как АТР-синтетаза, Этот процесс напоминает функционирование АТР-синтетазы в митохондриях и хлоропластах.
Имеются еше три других компонента Са~+-регулирующей системы саркоплазматического ретикулума. Значение этих компонентов пока неясно. Один из них — это ионофор, протеолипид, экстрагируемый из ретикулума; известно, что оп ускоряет действие АТРазы как насоса.
Второй — гликопротепд, названный кальсеквестрином (М 54000), находится внутри просвета каналов саркоплазматнческаго ретикулума; одна молекула белка связывает несколько молекул Саз'~. Значение депо для хранения Са»ь в этой системе очевидно. Кроме того, имеются меньшие количества еше одного белка с высоким сродством к Са'+. !Н. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА 36.1.4.1.
Сокращение в разных типах мышц Мышцы всех позвоночных генерируют сокращение с помощью системы актпн — миозин. Среди скелетных мышц различают медленные и быстрые мышцы. В общем )гшех актомнознновой АТРазы коррелирует со скоростью сокращения. В тяжелых цепях мнозина медленных мышц не обнаружен метилгистиднн; относительное количество легких цепей у нях отличается о! такового у быстрых мышц. Медленные мышцы имеют также относительно больше р-цепей, чем а-цепей, тропомиознна по сравнению с быстрыми мышцами. Еще больше выражены различпя между скелетными, сердечной н гладкими мышцами.
Миозин сердечной мышцы имеет совершенно особые свойства. Он взаимодействует с Р-актином, имеющим вполне развитую тропомиознн-тропониновую систему; однако тропомиозин из сердечной мышцы состоит только из а-цепей. В структуре тропоиииа С из сердца быка имеется 55 замен (на 161 аминокислотный остаток) по сравнению с Тн-С из скелетных мышц кролика; тропонпн С из сердца быка имеет три, а не четыре участка связывания Саз+. Отличаются также Тн 1 различных мышц; сАМР-зависимая протеннкииаза сердца фосфорнлирует сердечно- мышечный Ти-1 в 30 раз быстрее, чем Ти-1 из быстрых скелетных мышц.
Процессом, лнмнтнруюшим скорость сердечных сокращений, является, вероятно, работа кальциевого насоса, поскольку в желудочке сердца концентрация СР-АТРазы меньше, чем в скесаз! ЛЕтНОй МЫПЩЕ, ПРП ЭтиМ СЕ К В ЧЕТЫРЕ РаЗа ВЫШЕ, а РШ»х В четыре раза меньше, чем у АТРазы скелетной мышцы. В гладких мышцах тонкие фпламенты содержат тропомиозин, но в них нет тропонина. Как н в скелетных мышцах, «вторичным посредником» при действии нервного импульса является Саз+, но активация Саз+ в данном случае осуществляется в результате прямого взаимодействия с легкими цепями миозина и изменения нх свойств, а не опосредуется тропонином. Хотя в гладких мышцах и имеется саркоплазматический ретикулум, однако содержание в нем Са'+ слишком мало для инициации сокращения при выходе его в саркоплазму. Следовательно, нервный импульс каким-то образом индуцирует переход Са'+ из внсхлеточной среды в клетку. Гладкие мышцы работают достаточно медленно и, по-видимому, могут использовать такой механизм; не исключено, что Саз+, сконцентрированный саркоплазматическим ретикулумом„возвращается в ннтерстициальную жидкость.
36.1.4.2. Мышечное сокращение у других видов Мышцы всех позвоночных и беспозвоночных животных используют систему актин — миозин. Более того, общая структура миозина, т. е. наличие стержня, головок и легких цепей, а также !4!5 зо. мышцл механизм взаимодействия миознна с актниом в основном сходны. Например, актнн из мышц омара находится в комплексе с тропомиозином и трехкомпонентиым тропонином; в последнем, однако, Тн-С связывает не четыре, а лишь один Са"+ (на одну молекулу белка), Тропонин С акулы связывает два Сад+. Эти белки из разных источников обнаруживают различия в аминокислотной последовательности, молекулярной массе и в Сат'-связывающих свойствах, но общий план механизма скольжения толстых и тонких нитей, запускаемого при изменении концентрации Сат4, у них сходен. В противоположность довольно большому числу замен, обнаруженных в аминокислотных последовательностях миозинов из мышц разных видон животных, структура актина в ходе эволюции остается очень консервативной; 93о( аминокислотной последовательности актпна мышц круглых червей идентично таковой актина мышц кролика.
Это, вероятно, является отражением необычно большого числа ограничений, накладываемых на возможные мутации в структуре актина. Каждый мономер гз-актива должен осуществлять поверхностные контакты, обеспечивающие связывание: 1) трех других мономеров Сг-актнна, с которыми он соединяется в Г-актнне, 2) тропомнозина, 3) Тн-1 и 4) головки миозииа— субфрагмента 5г. Так как области этих контактов занимают значительную часть общей поверхности актинового мономера, то лишь небольшое число аминокислотных замен могло оказаться приемлемым в ходе эволюции. Зел.4.3. Наличие ангина и миомгна н других тчаних, помимо мышечной Актив и миозин были обнаружены (чаще всего в виде филаментиых структур) во многих типах клеток, помимо мышечных.
Однако где бы ни встречались этя белки, во всех случаях они используются для обеспечения подвижности: амебоидного движения, потоков протоплазмы, мптоза, экзо- и эндоцптоза и др. Актиновые филаменты идентифицируются путем их «декорировании» НММ или Яг (разд. 36.1.1). Нити, образующиеся из актннов, выделенных из столь различных источников, как амеба, тромбоцнты и мозг, не отличимы по внешнему виду от филаментов актнна мышц кроликов, и, как уже отмечено, амьнокислотная последовательность у этих активов варьирует незначительна. Однако нередко актпны мышц, фибробластов н мозга данного вида отличаются между собой в большей степени, чем от соответствующих активов других видов. Антитела к миозпну тромбоцитов кролпка не реагируют с миозином из скелетных мышц. Напротив, миозины определенного типа клеток различных видов животных обычно сходны между собой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
